線程池
線程池的優點
我們知道線程的創建和上下文的切換也是需要消耗CPU資源的，所以在多線程任務下，使用線程池的優點就有：
第一：降低資源消耗。通過重複利用已創建的線程降低線程創建和銷燬造成的消耗。
第二：提高響應速度。當任務到達時，任務可以不需要等到線程創建就能立即執行。
第三：提高線程的可管理性。線程是稀缺資源，如果無限制地創建，不僅會消耗系統資源，還會降低系統的穩定性，
使用線程池可以進行統一分配、調優和監控。
線程池的實現原理
我們看下線程池的主要處理流程，ThreadPoolExecutor執行示意圖
1）如果當前運行的線程少於corePoolSize，則創建新線程來執行任務（注意，執行這一步驟需要獲取全局鎖）。
2）如果運行的線程等於或多於corePoolSize，則將任務加入BlockingQueue。
3）如果無法將任務加入BlockingQueue（隊列已滿），則創建新的線程來處理任務（注意，執行這一步驟需要獲取全局鎖）。
4）如果創建新線程將使當前運行的線程超出maximumPoolSize，任務將被拒絕，並調用RejectedExecutionHandler.rejectedExecution()方法。
看下構造方法中核心的7個參數
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler) {
if (corePoolSize < 0 ||
maximumPoolSize <= 0 ||
maximumPoolSize < corePoolSize ||
keepAliveTime < 0)
throw new IllegalArgumentException();
if (workQueue == null || threadFactory == null || handler == null)
throw new NullPointerException();
this.acc = System.getSecurityManager() == null ?
null :
AccessController.getContext();
this.corePoolSize = corePoolSize;
this.maximumPoolSize = maximumPoolSize;
this.workQueue = workQueue;
this.keepAliveTime = unit.toNanos(keepAliveTime);
this.threadFactory = threadFactory;
this.handler = handler;
}
1：corePoolSize（線程池的基本大小）
當提交一個任務到線程池時，線程池會創建一個線程來執行任務，即使其他空閒的基本線程能夠執行新任務也會創建線程，等到需要執行的任務數大於corePoolSize時就不再創建。
如果調用了線程池的prestartAllCoreThreads()方法，線程池會提前創建並啓動所有基本線程。
如果調用了線程池的allowsCoreThreadTimeOut()方法，線程池的核心線程可以在等待新任務超時後自動銷燬。
2：maximumPoolSize（線程池最大數量）
線程池允許創建的最大線程數。如果隊列滿了，並且已創建的線程數小於最大線程數，則線程池會再創建新的線程執行任務。這也是當前線程池能同時運行的最大線程數。
3：keepAliveTime（線程活動保持時間）
線程池的工作線程空閒後，保持存活的時間。所以，如果任務很多，並且每個任務執行的時間比較短，可以調大時間，提高線程的利用率。
4：unit（線程活動保持時間的單位）
可選的單位有天（DAYS）、小時（HOURS）、分鐘（MINUTES）、毫秒（MILLISECONDS）、微秒（MICROSECONDS，千分之一毫秒）和納秒（NANOSECONDS，千分之一微秒）。
5：workQueue（任務隊列）
用於保存等待執行的任務的阻塞隊列。
阻塞隊列的數據結構與功能可以參考：java多線程8：阻塞隊列與Fork/Join框架，可用於線程池的有：
ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue 靜態工廠方法Executors.newFixedThreadPool()使用了這個隊列、
SynchronousQueue 靜態工廠方法Executors.newCachedThreadPool使用了這個隊列
6：ThreadFactory：用於設置創建線程的工廠，可以通過線程工廠給每個創建出來的線程設置更有意義的名字。
7：RejectedExecutionHandler（飽和策略）：當隊列和線程池都滿了，說明線程池處於飽和狀態，那麼必須採取一種策略處理提交的新任務。
這個策略默認情況下是AbortPolicy，表示無法處理新任務時拋出異常。在JDK 1.5中Java線程池框架提供了以下4種策略：
* AbortPolicy：直接拋出異常。
* CallerRunsPolicy：使用調用者所在線程來運行任務。
* DiscardOldestPolicy：丟棄隊列裏最近的一個任務，並執行當前任務。
* DiscardPolicy：不處理，丟棄掉。
當然，也可以根據應用場景需要來實現RejectedExecutionHandler接口自定義策略。如記錄日誌或持久化存儲不能處理的任務。
線程池的創建
在Executors 中爲我們提供了大多數場景下幾種常用的線程池創建方法
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}
單線程線程池，線程池中核心線程數和最大線程數都是1，workQueue選擇了Integer.MAX_VALUE 長度的LinkedBlockingQueue，基本上不管來多少任務都在排隊等待一個一個的執行。
因爲workQueue是無界的，也就是說排隊的任務永遠不會多過workQueue的容量，那maximum其實設置多少都無所謂了
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
固定大小的線程池，無非是讓線程池中能運行的線程編程了手動指定的nThreads罷了，和單線程的線程池異曲同工。
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}
無界線程池，意思是不管多少任務提交進來，都直接運行。無界線程池採用了SynchronousQueue，採用這個線程池就沒有workQueue容量一說了，只要添加進去的線程就會被拿去用。
既然是無界線程池，那線程數肯定沒上限，所以以maximumPoolSize爲主了，設置爲一個近似的無限大Integer.MAX_VALUE。
另外注意一下，單線程線程池和固定大小線程池線程都不會進行自動回收的，也即是說保證提交進來的任務最終都會被處理，但至於什麼時候處理，就要看處理能力了。
但是無界線程池是設置了回收時間的，由於corePoolSize爲0，所以只要60秒沒有被用到的線程都會被直接移除。
上面三種創建線程池的方式，有一個最大的弊端就是提交任務可以無限制，這樣就很容易導致我們服務OOM，阿里的java開發手冊在併發處理一節中就強制建議：
【強制】線程池不允許使用Executors去創建，而是通過ThreadPoolExecutor的方式，這樣的處理方式讓寫的同學更加明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。
說明:Executors 返回的線程池對象的弊端如下:
1：FixedThreadPool 和 SingleThreadPool: workQueue默認都是Integer.MAX_VALUE，可能會堆積大量的請求，從而導致 OOM
2：CachedThreadPool: 允許創建線程數量爲Integer.MAX_VALUE，可能會創建大量線程，從而導致 OOM
通常來說，我們一般顯示的通過ThreadPoolExecutor來創建自定義線程池，根據性質不同的任務可以用不同規模的線程池分開處理。
CPU密集型任務應配置儘可能小的線程，如配置Ncpu+1個線程的線程池。IO密集型任務線程並不是一直在執行任務，則應配置儘可能多的線程，如2*Ncpu。
對於任務隊列workQueue，還是建議使用有界隊列可以提高系統的穩定性，而且可以通過我們自定義的拒絕策略去排序線程池的問題。
線程池的監控
可以通過線程池提供的參數進行監控，在監控線程池的時候可以使用以下屬性。
taskCount：線程池需要執行的任務數量。
completedTaskCount：線程池在運行過程中已完成的任務數量，小於或等於taskCount。
largestPoolSize：線程池裏曾經創建過的最大線程數量。通過這個數據可以知道線程池是否曾經滿過。如該數值等於線程池的最大大小，則表示線程池曾經滿過。
getPoolSize：線程池的線程數量。如果線程池不銷燬的話，線程池裏的線程不會自動銷燬，所以這個大小隻增不減。
getActiveCount：獲取活動的線程數。
可以通過繼承線程池來自定義線程池，重寫線程池的beforeExecute、afterExecute和terminated方法，也可以在任務執行前、執行後和線程池關閉前執行一些代碼來進行監控。
例如，監控任務的平均執行時間、最大執行時間和最小執行時間等
線程池的關閉
可以通過調用線程池的shutdown或shutdownNow方法來關閉線程池。
它們的原理是遍歷線程池中的工作線程，然後逐個調用線程的interrupt方法來中斷線程，所以無法響應中斷的任務可能永遠無法終止。
它們的區別是，shutdownNow首先將線程池的狀態設置成STOP，然後嘗試停止所有的正在執行或暫停任務的線程，並返回等待執行任務的列表，
而shutdown只是將線程池的狀態設置成SHUTDOWN狀態，然後中斷所有沒有正在執行任務的線程。
只要調用了這兩個關閉方法中的任意一個，isShutdown方法就會返回true。當所有的任務都已關閉後，才表示線程池關閉成功，這時調用isTerminated方法會返回true。
至於應該調用哪一種方法來關閉線程池，應該由提交到線程池的任務特性決定，通常調用shutdown方法來關閉線程池，如果任務不一定要執行完，則可以調用shutdownNow方法。
awaitTermination(long timeout, TimeUnit unit) 設定超時時間及單位，當等待超過設定時間時，會監測線程池是否已經關閉，若關閉則返回true，否則返回false。一般情況下會和shutdown方法組合使用。
參考文獻
1：《Java併發編程的藝術》